Разбавленные растворы неэлектролитов Краткие теоретические сведения

Вещества, которые в растворе не распадаются на ионы, а существуют в виде сольватированных молекул, называются неэлектролитами.

Разбавленные растворы неэлектролитов, относящихся к нелетучим веществам, обладают рядом коллигативных свойств. Коллигативными свойствами растворов называются такие свойства, которые зависят только от количества растворённых частиц, то есть от концентрации. К таким свойствам относятся:

Понижение давления пара (первый закон Рауля).

Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя при образовании раствора равно мольной доле растворенного вещества. Или математически

= , (13)

где Р – давление насыщенного пара над раствором; Р – давление насыщенного пара чистого растворителя; х₂ – мольная доля растворенного вещества.

Повышение температуры кипения раствора (второй закон Рауля).

Повышение температуры кипения раствора DT_кип прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества.

DT_кип = T_кип– Т  = К_Э × С_m, (14)

где К_Э – эбуллиоскопическая константа, ; С_m - моляльная концентрация, моль/кг; Т  - температура кипения чистого растворителя, К или С; T_кип – температура кипения раствора, К или С.

Понижение температуры замерзания (кристаллизации) раствора.

Понижение температуры замерзания раствора DT_зам  прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества.

DT_зам = Т  – T_зам = К_К × С_m, (15)

где К_К – криоскопическая константа, ; Т  - температура замерзания чистого растворителя, К или С; T_зам – температура замерзания раствора, К или С.

Таким образом, раствор кипит при более высокой температуре, чем чистый растворитель, а замерзает при более низкой температуре. Значение эбуллиоскопической и криоскопической константы зависит только от природы растворителя и приведено в справочной литературе.

По повышению температуры кипения или понижению температуры замерзания раствора можно вычислить молярную массу растворенного вещества

M₂ = К_Э  . (16)

M₂ = K_К  . (17)

Осмотическое давление (закон Вант-Гоффа).

Давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы остановить одностороннюю диффузию растворителя через полупроницаемую перегородку, называют осмотическим (Р_осм). Закон Вант-Гоффа гласит, что осмотическое давление численно равно тому давлению, которое оказывало бы растворенное вещество, если бы оно при данной температуре находилось в состоянии идеального газа и занимало объем, равный объему раствора

Р_осм = С₂  R  T , (18)

где P_осм – осмотическое давление, кПа; С₂ – молярная концентрация вещества, моль/дм³; R = 8,314 – универсальная газовая постоянная; Т  – абсолютная температура, К.

Растворы, обладающие одинаковым осмотическим давлением, называются изотоническими. Раствор, имеющий большее осмотическое давление, является гипертоническим, по отношению к раствору с меньшим значением Р_осм, который называют гипотоническим.